优化绝缘栅场效应管设计

绝缘栅场效应管简称MOS管，可用MOSFET表示。它分增强型（EMOS）和耗尽型（DMOS）两类，各类又有P沟道（PMOS）和N沟道（NMOS）两种。其结构和图形符号如图2-8所示。

图2-8　MOS管结构图和符号

N沟道绝缘栅场效应管是以一块掺杂浓度较低的P型硅片作衬底，在上面制作出两个高浓度N型区（图中N+区），各引出两个电极：源极S和漏极D。在硅片表面制作一层SiO2绝缘层，绝缘层上再制作一层金属膜作为栅极G。由于栅极与其他电极及硅片之间是绝缘的，所以这种管称为绝缘栅场效应管，又由于它是由金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）所组成，故简称MOS场效应管。其伏安特性如图2-9所示。

图2-9　N沟道增强型MOS管伏安特性(www.xing528.com)

场效应管的S、G、D极对应晶体三极管的e、b、c极。B表示衬底（有时也用U表示），一般与源极S相连。衬底箭头向内表示为N沟道，反之为P沟道。D极和S极之间为三段断续线表示增强型，为连续线表示耗尽型。

结型场效应管的输入电阻虽然可达106～109 Ω，但在要求输入电阻更高的场合，还是不能满足要求。而且，由于它的输入电阻是PN结的反偏电阻，所以在高温条件下工作时，PN结反向电流增大，反偏电阻的阻值明显下降。与结型场效应管不同，金属-氧化物-半导体场效应管（MOSFET）的栅极与半导体之间隔有二氧化硅（SiO2）绝缘介质，使栅极处于绝缘状态（故又称绝缘栅场效应管），因而它的输入电阻可高达1015Ω。它的另一个优点是制造工艺简单，适于制造大规模及超大规模集成电路。

MOS管也有N沟道和P沟道之分，而且每一类又分为增强型和耗尽型两种，二者的区别是增强型MOS管在栅-源电压uGS=0时，漏-源极之间没有导电沟道存在，即使加上电压uDS（在一定的数值范围内），也没有漏极电流产生（iD=0）。而耗尽型MOS管在uGS=0时，漏-源极间就有导电沟道存在。